高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-5第十八章 原子结构2 原子的核式结构模型教学设计

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-5第十八章 原子结构2 原子的核式结构模型教学设计，共4页。教案主要包含了教学目标，重点与难点，教学设计思路，教学过程，典型例题，巩固练习等内容，欢迎下载使用。

（1）知道卢瑟福粒子散射实验。
（2）知道原子的核式结构模型。
（3）理解卢瑟福的原子核式结构学说对粒子散射实验的解释。
2．过程与方法
（1）通过分析卢瑟福粒子散射实验的结果，感受物理学的研究方法——提出假设、建立物理模型、实验验证等方法。
（2）通过了解人类探索认识原子结构的历史，认识人类通过收集、处理和分析微观现象所发出的各种信息，来认识不能直接感知的微观世界的认知手段与方法。
3．情感、态度与价值观
（1）通过了解人们对于物质微观结构的不断深化的认识过程，树立科学的物质观。
（2）通过对原子结构的认识学习，感悟辩证唯物主义在物理学发展中的指导作用。
二、重点与难点
重点：卢瑟福粒子散射实验的结果及卢瑟福的原子核式结构学说的主要论点。
难点：对卢瑟福粒子散射实验装置、实验结果的理解。
三、教学设计思路
本设计的内容包括三个方面：一是电子的发现揭示了原子是可以再分的，二是卢瑟福粒子散射实验介绍，三是根据实验结果卢瑟福建立了原子的核式结构模型。
四、教学过程
（一）引入。
公元前5世纪，希腊哲学家提出物质是由不可分的微粒组成的。一百多年前，人们从化学实验中知道，物质由分子组成，分子由原子组成。而在化学反应中原子的种类和数目不变，使人们一直认为__________是组成物质的最小微粒，是不能再分的。
（二）电子的发现和汤姆孙原子模型
1、第一个打开原子大门的是__________，他根据实验提出了原子是可分的，而原子又是中性的，说明原子内必定还存在着带正电的组成成分；由电子的质量与原子相比很小又可推测原子的质量绝大部分集中在内带正电的部分。
2、根据这些推测科学家们提出了很多种原子模型，其中最有影响的是1903年汤姆孙提出____________________________。
汤姆孙认为原子是中性的，由质量很小的电子（如葡萄干）镶嵌在集中了原子的几乎全部质量的正电荷（如蛋糕）中构成，电子是不动的。
汤姆孙的原子模型不仅能解释原子为什么是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，还能解释阴极射线等现象。
（三）1909-1911年卢瑟福和他的助手盖革，学生马斯登等做了用粒子轰击金箔的实验，也就是著名的粒子散射实验。
实验装置
图片展示：粒子散射实验装置图。
放射源：钋放在带小孔的铅盒中，能放射粒子。
金 箔：厚度极小，可至1微米（虽然很薄但仍有几千层原子）。
显微镜：能够围绕金箔在水平面内转动。
荧光屏：玻璃片上涂有荧光物质硫化锌，装在显微镜上。
粒子：带正电，电量是电子电量的2倍，质量约是氢原子的4倍，约是电子质量的7000倍。从放射性元素中放射出来的粒子动能很大，射出速度达107m/s，α粒子打到荧光屏上能产生一个闪烁的亮点，可用显微镜观察。
2、实验过程
（1）钋放出的粒子从铅盒小孔射出，形成很细的一束射线，射到荧光屏上产生闪光，通过显微镜观察。
（2）放上金箔，观察粒子穿过金箔打到荧光屏上发出的闪光。
（3）转动显微镜和荧光屏，在不同偏转角θ处观察，可看到α粒子的散射现象。
3、实验结论
（1）绝大多数的粒子________________________________；
（2）少数粒子____________________；
（3）极少数粒子（约有1/8000）的偏转角超过90°，甚至有个别粒子（约占总数的1/20000）____________________________。
通过简单分析可以发现若汤姆孙的原子模型正确，粒子穿过原子后应该只会出现小角度散射，不可能出现“极少数粒子被反弹”这样的现象。
汤姆生原子模型不能解释粒子的散射实验结果中的大角度散射现象，因而被否定。
（四）原子的核式结构模型
1、为了解释粒子的散射实验结果，_________在1911年提出了______________学说：
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核高速旋转。
2、原子的核式结构模型对粒子散射实验的解释
学生讨论：如何用原子的核式结构模型解释粒子散射实验中粒子发生的大角度偏转。
由于粒子的质量大约是电子质量的8000倍，所以粒子在与电子作用时，几乎不会改变方向，只有在粒子十分接近原子核时，才受到很大的斥力而发生大角度偏转。由于原子核很小，原子内很空旷，粒子接近原子核的机会非常少，所以有上述实验结果。
（五）．原子核的电荷与大小
关于原子的大小应该让学生有个数量级的概念，即原子的半径在10-10m左右，原子核的大小在10-15．原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，体积只相当于原子体积的亿分之一。为了加深学生的印象，可举一些较形象的比喻或按比例画些示意图，同时通过表格展示，对比。
五、典型例题
1．卢瑟福粒子散射实验的结果是
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动
2．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象。图中O 表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是 ( )
六、巩固练习
1．卢瑟福的原子核式结构学说初步建立了原子结构的正确图景，能解决的问题有 （ ）
A．解释α粒子散射现象
B．用α粒子散射数据估算原子核的大小
C．结合经典电磁理论解释原子的稳定性
D．结合经典电磁理论解释氢光谱
2、卢瑟福α粒子散射实验的结果 （ ） （α粒子散射实验，核式结构）
A.证明了质子的存在
B.证明了原子核是由质子和中子组成的
C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
D说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
3、在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列的哪些说法是正确的（ ）
A.α粒子一直受到金原子核的斥力作用B.α粒子的动能不断减小
C.α粒子的电势能不断增大D.α粒子发生散射，是与电子碰撞的结果
4.对α粒子散射实验装置的描述（ ）
①主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜
②金箔的厚薄对实验无影响
③如果改用铝箔就不能发生散射现象
④实验装置放在真空中
以上说法正确的是
A.①②B.③④C.①④D.②③
5.在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是( )
A.原子的绝大部分质量和全部正电荷集中在一个很小的核上
B.正电荷在原子中是均匀分布的
C.原子中存在着带负电的电子
D.原子只能处在一系列不连续的能量状态中
6.当α粒子被重核散射时,如图所示的运动轨迹中不可能存在的是()。
7.卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用α粒子轰击金箔的实验中,发现粒子()。
(A)全部穿过或发生很小的偏转
(B)全部发生很大的偏转
(C)绝大多数穿过,只有少数发生很大偏转,甚至极少数被弹回
(D)绝大多数发生偏转,甚至被掸回
8.α粒子质量为6.68×10-27kg,以速度v=2.0×107m／s轰击金箔后,速度方向偏转了180°.试求粒子与金原子核最接近时,所具有的电势能(以α粒子远离金原子核时的电势能为零)。
半 径大 小 （数量级）
类 比
原子

足球场
原子核
一枚硬币